大跨径斜拉桥换索工程实践

袁兰兰

（舟山市大陆连岛工程指挥部，浙江舟山316000）

1 工程概况

该桥为一座7跨连续半漂浮体系混合式斜拉桥，主跨580 m，主梁采用扁平流线型钢箱梁，全桥共有斜拉索168根，斜拉索采用梁上销铰锚固，塔上单端张拉方式，桥跨布置见图1。由于外界因素产生的意外事故，导致J2斜拉索外包PE护套破损，雨水流入索体致使钢筋锈蚀（见图2），从而严重影响斜拉索的使用性能，为确保大桥安全运营，及时更换该索是必要的。

2 换索前的监测

桥梁结构的内力状态主要由索力以及主梁重量分布决定，主梁标高的测量反映了主梁的线型，同时也可为斜拉索索长设计提供依据，因此，工程开始前先对上述项目进行了检测。

2.1 检测方法

（1）检测仪器

本次检测工作采用DH5960无线索力测试仪测试斜拉索频率，采用LEICADNA03电子水准仪测量主梁高程，采用水银温度计测量工程现场环境和结构的温度。

（2）测点布置

在A塔边跨和中跨各对称布置5组测点，对索力和标高进行测试，如图3所示。编号原则为横桥向分为南北两侧，分别用S和N表示，纵桥向分中跨和边跨，分别用C和S表示，例如需更换的J2索就表示为SC2。

2.2 测试结果

测试结果见表1。

表1 换索前的高程与恒载索力实测值

3 新索制造

在施工单位进行换索准备工作的同时，斜拉索生产厂家依据设计单位提供的数据对斜拉索及其结构组件进行了生产，材料采用和原索同样材质的进口盘条，斜拉索钢丝采用Φ7镀锌钢丝，重量1 835 kg，采用双层护套，内层为黑色高密度聚乙烯护套，外层为白色高密度聚乙烯护套，具体技术参数见表2。

表2 2#斜拉索新索技术参数

4 换索施工

换索施工的具体流程如下：

施工准备→索力及桥面标高测量→减振器装置拆除→拆除原斜拉索→安装新斜拉索→根据指令张拉调索→索力标高检测，符合要求后减振器装置恢复→设备拆除及桥面清理→恢复通车运行。

4.1 施工准备

4.1.1 桥面及下横梁布置

在桥面及下横梁处各设置1台3 t卷扬机，施工时设置在下横梁处的卷扬机钢丝绳通过人孔从塔柱内穿行，导向点利用塔内原有导向位置，此卷扬机为主动力。桥面卷扬机从塔外穿行，在J3索上设置哈夫做为导向点，此卷扬机钢丝绳通过滑车作为保险用动力。另外在桥面布置1辆16 t汽车吊配合换索施工。

4.1.2 塔内布置

塔内施工操作面利用塔内永久爬梯。千斤顶、撑脚、张拉杆、油泵车等张拉机具利用下横梁处卷扬机提升到塔内J2索位置，安装完成，为拆索做好准备。

4.1.3 塔外布置

首先从上横梁向J2索、J3索塔外索套管位置搭设钢管脚手架，搭设时脚手架与上横梁的固定利用原有施工预留孔拉结固定的方法。待脚手架搭设完毕后，在3＃斜拉索上设置哈夫导向点，在J3索上设置哈夫吊点。哈夫导向点与索体接触面放棉麻布保护PE层。

4.2 减震器拆除

经现场勘查，换索时需要将桥面内置及外置减振器拆除（见图4）。桥面减振器拆除及恢复由原减振器厂家派专业技术人员现场指导进行。

主塔索套管内置减振器也需要拆除。拆除时利用J3索上哈夫吊点使用10 t的葫芦将J2索位置微调，然后将减振橡胶块及塑料泡沫取出。

4.3 原斜拉索拆除

桥面索力、标高测量完毕，减振器拆除完成，所有准备工作结束以后，开始进行拆索施工。

首先利用千斤顶将斜拉索拉到锚固螺母刚能拧动（此时通过油压表记录索力吨位与测试索力相比较），然后拧松锚固螺母，通过千斤顶回油将斜拉索原张拉索力完全释放（见图5）。此时将斜拉索再次锚固，拆除千斤顶，将塔内卷扬机钢丝绳与斜拉索锚头连接，准备向下放索。同时塔外卷扬机钢丝绳通过设置在3＃索的哈夫导向点与2＃索哈夫吊点连接，作为保险使用。

安排专人对放索进行指挥，发出指令后塔内、塔外卷扬机同时启动，开始放索。斜拉索放到桥面以后，拆除卷扬机钢丝绳，然后利用桥面汽车吊将斜拉索锚固端从销铰件中拆除，完成拆索。

4.4 拆索后的桥面标高及其它索索力测试

在J2斜拉索被拆除后，依照换索前的监测方法对桥面标高和其余19根斜拉索的索力进行了测试，结果见表3。

表3 斜拉索拆除后的高程与恒载索力实测值

从换索过程监测的结果看，J2索拆除后，对应位置下挠了6 mm，理论上换索完成后应基本回位。

4.5 新斜拉索的安装

采用“先塔端安装，然后进行桥面梁端锚头安装、锚固，最后再塔上张拉”的施工方法。

斜拉索出厂时放置在索盘上，张拉端在外，然后直接从斜拉索制作加工厂使用汽车运输到桥面换索位置。汽车吊将斜拉索及索盘吊到桥面放置。

首先将塔内卷扬机与新索张拉端连接，同时在新索上安装哈夫吊点，并与塔外卷扬机连接作为保险，准备提升。由专人指挥，塔内塔外卷扬机同时启动，将新索吊起，直至斜拉索锚固端拉出锚固齿块面后将斜拉索锚固。

塔内锚固完成后，斜拉索桥面锚固端使用汽车吊配合神仙葫芦完成安装。斜拉索安装完成。

4.6 张拉调索

塔内锚固完成后，拆除卷扬机与锚头的连接，安装千斤顶、张拉杆等装置，根据监控指令对新索进行张拉调整，同时测量桥面标高。标高及索力测试见表4。

表4 新索张拉后的桥面标高与斜拉索索力实测值

通过换索前、拆索后和换索后的现场对桥面高程和斜拉索索力的测试结果来看，J2索拆除后，该索对应位置下挠6 mm，换索后高程基本回位，换索前后相差（抬高）1.6 mm。换索前J2索力实测值1 457 kN，换索后J2索力实测值1 376 kN，换索前后索力相差（减小）81 kN，约6%，考虑到高程已抬高1.6 mm，而且测试时拉索处于无阻尼器状态，会存在一定的误差，因此，测量结果满足要求。

索力测试完成后，由原减振器生产厂家的专业技术人员与现场进行指导完成了减振器的恢复工作，并对大桥桥面及桥塔进行了清理及修整，至此，整个换索工程完全结束。

5 结语

从整个换索过程来看，由于施工单位技术熟练，并采用了先进的现场监控技术，使得本次换索工程进展顺利。监控数据表明，换索前后索力、标高都能满足设计要求。